В ИСЭ СО РАН создают защитные покрытия для стоматологических имплантатов
Технологию создания металлических и оксидных покрытий на поверхности различных медицинских изделий для челюстно-лицевой хирургии разрабатывают ученые из Института сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН в содружестве с коллегами из Ставропольского государственного медицинского университета (СтГМУ), 15 августа сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Покрытия на основе оксидов титана, ниобия и циркония, формируемые с помощью вакуумно-дугового напыления, защитят организм человека от проникновения токсичного ванадия, содержащегося в имплантате.
Руководитель проекта, главный научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники ИСЭ СО РАН, профессор Николай Коваль пояснил: «Основная идея заключается в том, чтобы блокировать выход в организм токсичного ванадия, который содержится в медицинском сплаве титана ВТ6. Для этого необходимо наносить на поверхность имплантатов биосовместимые покрытия, отличающиеся высокой адгезией к подложке, твердостью и длительным сроком службы».
Ученые намерены в зависимости от назначения имплантата, от того, с какими именно тканями ему придется взаимодействовать (костными, хрящевыми или мягкими), задавать необходимые для этого случая механические, трибологические (контактные) и коррозионные свойства покрытия с помощью подбора его элементного состава.
Ведущий научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники Максим Воробьев пояснил, что разработанный ими процесс нанесения покрытий включает несколько этапов. Сначала имплантаты проходят первоначальную очистку. Затем заготовки (до тысячи штук сразу), подвешенные на специальную «карусель», загружаются в вакуумную камеру, где на них одновременно направляются два источника плазмы, газовой и металлической.
Параллельно с помощью плазменного источника с накаленным катодом «ПИНК», разработанного специалистами лаборатории, проводится ионно-плазменная активация поверхности изделий. После нее выполняется плазменно-ассистированное напыление.
С этой целью в вакуумную камеру подают активный кислород, инертный аргон, а в случае необходимости и другие газы. Аргон выполняет задачу дополнительной очистки поверхности заготовок, а активный кислород нужен для образования на их поверхности оксидов титана, ниобия и циркония. Именно они станут тем барьером, который защитит человеческий организм от токсичного ванадия в составе имплантата.
Томские и ставропольские ученые намерены разработать защитные покрытия для имплантатов еще и на основе сплавов титан-ниобий, титан-ниобий-цирконий, а также среднеэнтропийных и высокоэнтропийных сплавов. Все клинические испытания будут проводиться на базе СтГМУ.
«Ежегодно специалистами-имплантологами закупается примерно полтора миллиона имплантатов, при этом 97% из них импортные, поэтому сейчас есть огромная потребность в собственной, российской высококачественной медицинской продукции, которую бы отличали хорошая приживаемость и прочностные характеристики. В рамках реализации нескольких грантов нам удалось создать прототип высококачественного отечественного имплантата конусной формы из высокопрочных сплавов титана, отвечающий этим требованиям», — поделился руководитель работ со стороны университета, главный врач Северо-Кавказского медицинского учебно-методического центра, профессор кафедры стоматологии общей практики и детской стоматологии СтГМУ Александр Долгалев.
